Перманганат калію

Пермангана́т ка́лію — неорганічна сполука з формулою $\mathrm{K}\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4$, що складається з іонів калію ($\mathrm{K}{\phantom{A}}^{+}$) та перманганату ($\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4{\phantom{A}}^{-}$).

У розчині перманганат-іони мають яскраво-фіолетовий колір, а тверда речовина має вигляд пурпурово-чорних кристалів.

Сполука має сильні властивості окисника, а ступінь окиснення мангану в перманганаті дорівнює +7.

В Україні перманганат калію внесено до переліку прекурсорів, що обмежує його продаж в аптеках.

Фізичні властивості

Зовнішній вигляд: темно-фіолетові кристали з металевим блиском. Показник заломлення σ 1,59 (при 20 °C). Розчиняється у воді (див. таблицю), рідкому аміаку, ацетоні (2:100), метанолі, піридині.

Розчинність перманганату калію у воді

Температура, °C	10	20	25	30	40	50	65
Розчинність, г/100 г води	4,22	6,36	7,63	9	12,5	16,8	25

Термодинамічні властивості перманганату калію за стандартних умов

Стандартна ентальпія утворення ΔH	−813,4 кДж/моль
Стандартна енергія Гіббза G	−713,8 кДж/моль
Стандартна молярна ентропія S	171,71 Дж/моль·K
Теплоємність Cp	119,2 Дж/моль·K

Отримання

Хімічна або електрохімічне окислення сполук марганцю, диспропорціонування калію. Наприклад:

• $2\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2+3\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2+8\mathrm{K}\mathrm{O}\mathrm{H}⟶2\mathrm{K}\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4+6\mathrm{K}\mathrm{C}\mathrm{l}+4\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$
• $2\mathrm{K}{\phantom{A}}_2\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4+\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2⟶2\mathrm{K}\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4+2\mathrm{K}\mathrm{C}\mathrm{l}$
• $3\mathrm{K}{\phantom{A}}_2\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4+2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}⟶2\mathrm{K}\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4+\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2+4\mathrm{K}\mathrm{O}\mathrm{H}$
• $2\mathrm{K}{\phantom{A}}_2\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4+2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}⟶2\mathrm{K}\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4+2\mathrm{K}\mathrm{O}\mathrm{H}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\uparrow$

Остання реакція відбувається при електролізі концентрованого розчину манганату калію і є ендотермічною. Вона є основним промисловим способом отримання перманганату калію.

Хімічні властивості

Є сильним окисником. Залежно від pH розчину, окислює різні речовини, відновлюючись до сполук марганцю різного ступеня окислення: у кислому середовищі — до сполук марганцю (II), в нейтральній — до сполук марганцю (IV), у сильно лужному — до сполук марганцю (VI).

Окисно-відновний потенціал

Окиснена форма	Відновлена ​​форма	Середовище	E0, В
MnOШаблон:Su	MnOШаблон:Su	OH−	+0,56
MnOШаблон:Su	H2MnO4	H+	+1,22
MnOШаблон:Su	MnO2	H+	+1,69
MnOШаблон:Su	MnO2	OH−	+0,60
MnOШаблон:Su	Mn2+	H+	+1,51

Приклади реакцій наведено нижче (на прикладі взаємодії з сульфітом калію):

• В кислому середовищі:

  $2\mathrm{K}\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4+5\mathrm{K}{\phantom{A}}_2\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+3\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4⟶6\mathrm{K}{\phantom{A}}_2\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4+2\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4+3\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$

• в нейтральному середовищі:

  $2\mathrm{K}\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4+3\mathrm{K}{\phantom{A}}_2\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}⟶3\mathrm{K}{\phantom{A}}_2\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4+2\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2+2\mathrm{K}\mathrm{O}\mathrm{H}$

• в лужному середовищі:

  $2\mathrm{K}\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4+\mathrm{K}{\phantom{A}}_2\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+2\mathrm{K}\mathrm{O}\mathrm{H}⟶\mathrm{K}{\phantom{A}}_2\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4+2\mathrm{K}{\phantom{A}}_2\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$

• в лужному середовищі: на холоді:

  $\mathrm{K}\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4+\mathrm{K}{\phantom{A}}_2\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+\mathrm{K}\mathrm{O}\mathrm{H}⟶\mathrm{K}{\phantom{A}}_2\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4+\mathrm{K}{\phantom{A}}_3\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$

Однак треба зазначити, що остання реакція (у лужному середовищі) протікає за зазначеною схемою тільки при недоліку відновлення і високої концентрації лугу, який забезпечує уповільнення гідролізу манганату калію.

Водні розчини солей:
Шаблон:Multicol Шаблон:Color box Co(NO₃)₂
Шаблон:Color box K₂Cr₂O₇ Шаблон:Multicol-break Шаблон:Color box K₂CrO₄
Шаблон:Color box NiCl₂ Шаблон:Multicol-break Шаблон:Color box CuSO₄
Шаблон:Color box KMnO₄ Шаблон:Multicol-end

При зіткненні з концентрованою сірчаною кислотою перманганат калію вибухає, однак при акуратному з'єднанні з холодною кислотою реагує з утворенням нестійкого оксиду марганцю (VII):

$2\mathrm{K}\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4+2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4⟶2\mathrm{K}\mathrm{H}\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4+\mathrm{M}\mathrm{n}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_7+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$

При цьому, як проміжний продукт може утворюватися сполука — оксосульфат марганцю $\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3\mathrm{H}\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4$.

По реакції з фторидом йоду (V) можна отримати аналогічний оксофторид марганцю:

$\mathrm{K}\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4+\mathrm{I}\mathrm{F}{\phantom{A}}_5⟶\mathrm{K}\mathrm{F}+\mathrm{I}\mathrm{O}\mathrm{F}{\phantom{A}}_3+\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3\mathrm{F}$

При нагріванні розкладається з виділенням кисню (цим способом користуються в лабораторії для отримання чистого кисню). Схему реакції спрощено можна подати рівнянням:

$2\mathrm{K}\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4\stackrel{\text{t}}{\to }\mathrm{K}{\phantom{A}}_2\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4+\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2+\mathrm{O}{\phantom{A}}_2\uparrow$

Насправді реакція протікає набагато складніше, наприклад, при не дуже сильному нагріванні її можна приблизно описати рівнянням:

$5\mathrm{K}\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4\stackrel{\text{t}}{\to }\mathrm{K}{\phantom{A}}_2\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4+\mathrm{K}{\phantom{A}}_3\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4+3\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2+3\mathrm{O}{\phantom{A}}_2\uparrow$

Реагує з солями двовалентного марганцю, наприклад:

$2\mathrm{K}\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4+3\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4+2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}⟶5\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2+\mathrm{K}{\phantom{A}}_2\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4+2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4$

Ця реакція в принципі обернена дисмутації:

$\mathrm{K}{\phantom{A}}_2\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4$ на $\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2$ та $\mathrm{K}\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4$.

Водні розчини перманганату калію термодинамічно нестабільні, але кінетично досить стійкі. Їх збереження різко підвищується при зберіганні в темряві.

Застосування

Шаблон:Медпопередження Застосування цієї солі найчастіше засноване на високій окиснювальної здатності перманганат-йона, що забезпечує антисептичну дію.

Медичне застосування

Розбавлені розчини (близько 0,1 %) перманганату калію знайшли найширше застосування в медицині як антисептичний засіб, для полоскання горла, промивання ран, обробки опіків. Як блювотний засіб для прийому всередину при деяких отруєннях використовують розведений розчин.

Фармакологічна дія

Антисептичний засіб з групи окисників. При зіткненні з органічними речовинами виділяє атомарний кисень. Утворений при відновленні препарату оксид утворює з білками комплексні сполуки — альбумінати (за рахунок цього калію перманганат в малих концентраціях має в'яжучу, а в концентрованих розчинах — дражливу, припікаючу і дубильну дію). Дезодорує. Ефективний при лікуванні опіків і виразок. Здатність калію перманганату знешкоджувати деякі отрути лежить в основі використання його розчинів для промивання шлунку при отруєннях невідомою отрутою і харчових токсикоінфекціях. При попаданні всередину всмоктується, діючи (призводить до розвитку метгемоглобінемії). Використовується також в гомеопатії.

Показання

Змазування виразкових і опікових поверхонь — інфіковані рани, виразки і опіки шкіри. Полоскання порожнини рота та ротоглотки — при інфекційно-запальних захворюваннях слизової оболонки порожнини рота і ротоглотки (у тому числі при ангінах). Для промивання та спринцювання при гінекологічних та урологічних захворюваннях — кольпіти і уретрити. Для промивань — шлунку при отруєннях, викликаних прийомом всередину алкалоїдів (морфін, аконітин, нікотин), синильною кислотою, фосфором, хініном; шкіри — при попаданні на неї аніліну; очей — при ураженні їх отруйними комахами.

Протипоказання

Гіперчутливість.

Побічні дії

Алергічні реакції, при використанні концентрованих розчинів — опіки і подразнення. Передозування. Симптоми: різкий біль у порожнині рота, по ходу стравоходу, в животі, блювота, діарея; слизова оболонка порожнини рота і глотки — набрякла, темно-коричневого, фіолетового кольору, можливий набряк гортані, розвиток механічної асфіксії, опікового шоку, рухового збудження, судом, явищ паркінсонізму, геморагічного коліту, нефропатії, гепатопатії. При зниженій кислотності шлункового соку можливий розвиток метгемоглобінемії з вираженим ціанозом і задишкою. Смертельна доза для дітей — близько 3 г, для дорослих — 0,3–0,5 г/кг.

Лікування: метиленовий синій (50 мл 1 % розчину), аскорбінова кислота (в/в — 30 мл 5 % розчину), ціанокобаламін — до 1 мг, піридоксин (в/м — 3 мл 5 % розчину).

Спосіб застосування та дози

Зовнішньо, у водних розчинах для промивання ран (0,1–0,5 %), для полоскання рота і горла (0,01–0,1 %), для змазування виразкових і опікових поверхонь (2–5 %), для спринцювання (0,02–0,1 %) в гінекологічній і урологічній практиці, а також промивання шлунку при отруєннях.

Взаємодія

Хімічно несумісний з деякими органічними речовинами (вугілля, цукор, танін) і з речовинами, які легко окислюються — може статися вибух.

Інші сфери застосування

• Застосовується для визначення перманганатної окислюваності при оцінці якості води згідно з ГОСТ 2761-84 (ГОСТ 23268.12-78) за методом Кубеля.
• Лужний розчин перманганату калію добре відмиває лабораторний посуд від жирів і інших органічних речовин.
• Розчини (концентрації приблизно 3 г/л) широко застосовуються для тонування фотографій.
• У піротехніці застосовують як сильний окислювач.
• Застосовують як каталізатор розкладу перекису водню в космічних рідинно-ракетних двигунах.
• Водний розчин перманганату калію використовується для травлення дерева, як морилки.
• Водний розчин застосовується також для виведення татуювань. Результат досягається за допомогою хімічного опіку, при якому відмирають тканини, в яких міститься барвник. Цей метод мало чим відрізняється від простого зрізання шкіри, зазвичай він менш ефективний і неприємніший, оскільки опіки гояться набагато довше. Татуювання не видаляється повністю, на його місці залишаються шрами.
• Перманганат калію або біхромат натрію використовуються як окислювач при отриманні метану, і парафталевих кислот з мета- і пара-ксилолу відповідно.

Див. також

• Манган
• Перманганати

Джерела

• Вульфсон Н. С. — Препаративная органическая химия. —перевод с польского В. В. ШПАНОВА и В. С. ВОЛОДИНОЙ. — М., 1959. — С.656,657.Шаблон:Ref-ru
• Казанский Б. А. (ред.) — Синтезы органических препаратов (Сборник 3) с.145.Шаблон:Ref-ru
• Реми Г. — Курс неорганической химии (Том 1) с.817.Шаблон:Ref-ru

Література

• Шаблон:Безуглий фармхімія (С.?)
• Фармакологія: підручник (ВНЗ І—ІІІ р. а.) / І. В. Нековаль, Т. В. Казанюк. — 7-е вид., переробл. і допов. — «Медицина», 2016 — 552 с. ISBN 978-617-505-507-6 (С.?)

Посилання

• КАЛІЮ ПЕРМАНГАНАТ Шаблон:Webarchive //Фармацевтична енциклопедія
• National Pollutant Inventory: Manganese and compounds Fact SheetШаблон:Ref-en
• The Use of Potassium Permanganate in Fish PondsШаблон:Webarchive
• Sugar, NaOH and KMnO4Шаблон:Ref-en